研究发现，超低温下氢纳米团簇展现无摩擦流动，验证半个世纪前的预测，或革新清洁能源技术。
半个多世纪前，物理学家Vitaly Ginzburg大胆预言，液态氢可能具备超流特性——一种无摩擦的神奇量子状态。此前，这种奇景只在氦气中见过。如今，这一猜想终于被证实。由不列颠哥伦比亚大学(UBC)的化学家领衔的国际团队，在《科学进展》上公布了激动人心的发现：氢在纳米尺度下也能化身超流体。
想象一下，液体在流动时完全没有阻力，像科幻电影里的魔法般顺畅。氦在1936年首次展现这种超流特性，原子能在极窄通道中畅行无阻。某些气体也能有类似表现，但氢一直是个难解的谜。它在-259°C就冻成固体，想研究液态几乎不可能。可研究团队另辟蹊径，把氢分子小团簇困在-272.25°C的氦纳米液滴中，让它保持液态。
UBC的Takamasa Momose教授是这项研究的灵魂人物，他专注于冷分子研究。他和日本RIKEN及金泽大学的同事们设计了一个巧妙的实验：在氢团簇中嵌入一颗甲烷分子，用激光脉冲让它旋转。甲烷就像矿井里的金丝雀，如果它转得更快且毫无阻力，就说明周围的氢成了超流体。当团簇包含15到20个氢分子时，甲烷果然旋转得毫无阻碍，证明氢进入了超流状态。
“第一次在微小液氢滴中看到甲烷光谱那么清晰时，我们简直欣喜若狂，”曾在UBC攻读化学博士的Hatsuki Otani回忆道，“这是氢超流性的强烈信号。后来金泽大学团队的理论计算跟我们的实验数据完美吻合，感觉像拼图终于完整。”
为什么要研究这个？Momose教授解释：“这不仅让我们更懂量子流体，还可能为清洁能源带来突破。”氢是燃料电池的关键原料，副产物只有水，环保得无可挑剔。可生产、储存和运输的难题一直拖后腿。如果超流氢的无摩擦特性能用到现实中，或许能催生更高效的储运技术，加速清洁能源的发展。
这项发现让人既惊叹又期待。50年前的预言，如今在微观世界里绽放光芒。未来，它会不会从实验室走向日常生活，改变我们的能源格局？值得拭目以待。
本文译自 phys.org，由BALI编辑发布。
